(57)【要約】【課題】平板ディスプレイ用外囲器における画素とエミッタの相対的な位置ずれを解消し、フロントガラスに関して耐電子線ブラウニング特性、絶縁性、溶解性および成形性の向上を図る。【解決手段】混合アルカリガラスからなり、フロントガラスについて、ひずみ点をＴＳＦ（℃）、線熱膨張係数をαＦ（／℃）、１５０℃での体積抵抗率をρＶＦ（Ω・ｃｍ）、ガラスの粘度ηＦが１０２（Ｐａ・ｓ）を示すときの温度をＴη２（℃）とし、リアガラスについて、ひずみ点をＴＳＲ（℃）、線熱膨張係数をαＲ（／℃）、１５０℃での体積抵抗率をρＶＲ（Ω・ｃｍ）とするとき、４６０≦ＴＳＦ≦５０５、５５０≦ＴＳＲ＜６００、｜αＦ−αＲ｜≦５×１０−７、ρＶＦ≧１０１１、ρＶＲ≧１０１１、７５×１０−７≦αＦ≦９０×１０−７、およびＴη２≦１４８０を満足する平板ディスプレイ用外囲器。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するためのフロントガラスと、エミッタを形成するためのリアガラスとを有する平板ディスプレイ用外囲器であって、
前記フロントガラスおよびリアガラスは混合アルカリガラスからなり、
前記フロントガラスについて、ひずみ点をＴＳＦ（℃）、線熱膨張係数をαＦ（／℃）、１５０℃における体積抵抗率をρＶＦ（Ω・ｃｍ）、ガラスの粘度ηＦが１０２（Ｐａ・ｓ）を示すときの温度をＴη２（℃）とし、
前記リアガラスについて、ひずみ点をＴＳＲ（℃）、線熱膨張係数をαＲ（／℃）、１５０℃における体積抵抗率をρＶＲ（Ω・ｃｍ）とするとき、
４６０≦ＴＳＦ≦５０５、
５５０≦ＴＳＲ＜６００、
｜αＦ−αＲ｜≦５×１０−７、
ρＶＦ≧１０１１、
ρＶＲ≧１０１１、
７５×１０−７≦αＦ≦９０×１０−７、および
Ｔη２≦１４８０、
を満足することを特徴とする平板ディスプレイ用外囲器。
【請求項２】
前記フロントガラスを構成する各成分の酸化物基準の含有率が、質量百分率表示で実質的に、
５２≦ＳｉＯ２ ≦６７、
０≦Ａｌ２Ｏ３  ≦２．５、
０≦ＭｇＯ    ≦２、
０≦ＣａＯ    ≦３、
５≦ＳｒＯ    ≦１０、
９≦ＢａＯ  ≦１５、
０≦ＺｎＯ    ≦１５、
０．５≦Ｎａ２Ｏ≦６、
３≦Ｋ２Ｏ     ≦８、
０≦Ｌｉ２Ｏ  ≦３、
０≦ＺｒＯ２   ≦２．５、
０≦ＴｉＯ２   ≦２、
０≦ＣｅＯ２   ≦１、
０≦Ｓｂ２Ｏ３  ≦０．５
であり、
アルカリ酸化物Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＬｉ２Ｏの含有率の合計をＲ２Ｏとするとき、
５≦Ｒ２Ｏ≦１２、
０．１２≦Ｎａ２Ｏ／Ｒ２Ｏ≦０．４５、および
１．５３≦０．２１Ｎａ２Ｏ＋０．０６５Ｋ２Ｏ＋０．７２６Ｌｉ２Ｏ≦２．３４
を満足することを特徴とする請求項１記載の平板ディスプレイ用外囲器。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の平板ディスプレイ用外囲器を備え、前記リアガラスの表面に冷陰極型電子放出源が配設されていることを特徴とする平板ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子の電界放出を利用するフィールドエミッションディスプレイ（以下、「ＦＥＤ」という）を代表とする、冷陰極型電子放出源を有する平板型のディスプレイと、該平板ディスプレイに用いる複数のガラス部材からなる外囲器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョン放送受像装置（以下、「テレビ」という）として、陰極線管（以下、「ＣＲＴ」という）を用いたテレビに替わり、液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」という）やプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」という）等の平板ディスプレイ（フラットパネルディスプレイ。以下、「ＦＰＤ」という）に対する需要が高まっている。
【０００３】
前記のＬＣＤやＰＤＰ以外のＦＰＤとしてはＦＥＤが知られている。なお、ＦＥＤに類似したディスプレイとして表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、「ＳＥＤ」という）が知られているが、ここでは、ＳＥＤもＦＥＤの一種として説明する。
【０００４】
電子放出の原理を用いたＦＥＤは、ＰＤＰ、ＣＲＴおよびＬＣＤに比べて消費電力が小さく、かつＬＣＤ等に比べて高輝度・高精細で、視野角が広く見やすいことが特徴で、一般家庭への普及が期待されている。ＦＥＤは、画素と極微小なエミッタあるいはエミッタアレイとを対にしてほぼ一定の間隙を介してマトリクス状に対向配置させた構造を有し、真空中で前記エミッタから放出された電子線をゲート電極で制御した後、数ｋＶから１０ｋＶ程度の範囲の電圧を印加して加速し、次いで加速した電子線の照射により蛍光体を励起・発光させて画像を表示する原理を用いている。
【０００５】
前記ＦＥＤは、エミッタを画素ごとに独立して駆動するため、ＣＲＴと異なり電子ビームを広角度で走査させる必要がなく、ＣＲＴよりもはるかに奥行きが薄く、かつ平坦な画像表示面（スクリーン）を形成できる。たとえば、特開平７−２３０７７６号公報（特許文献１）参照。
前記のエミッタとしては、Ｓｐｉｎｄｔ型、カーボンナノチューブ等数多くが提案されている。そしてＦＥＤにおいては、エミッタを１０−４〜１０−７Ｐａの高真空状態で動作させる必要があるため、気密封止されたガラス製の外囲器が用いられる。
【０００６】
一般的なＦＥＤの外囲器は、内側に蛍光体画素を形成したフロントガラス（前面基板）と、電子を放出するためのエミッタを有するリアガラス（背面基板）とを対向配置させ、さらに側壁を形成する略矩形状の外枠とから構成され、各部材が封着材を用いて気密封着される。また、フロントガラスと外枠を一体化した構造や、リアガラスと外枠とを一体化した構造も提案されている。
【０００７】
前述のように、ＦＥＤにおいては高速電子線がフロントガラスの内表面上に塗布された蛍光体を照射するが、前記電子線の一部は蛍光体を貫通し、ガラス表面から数μｍの深さの内部へ堆積する。その結果、電子線によってフロントガラスにブラウニングが生じる問題がある。このため、フロントガラスには画像品質を損じることのない高い光学的外観品質に加えて、耐電子線ブラウニング特性が求められる。
【０００８】
最近、前記カーボンナノチューブを用いたエミッタの場合のように、エミッタや電極構造は、高温下でのＣＶＤ法によりリアガラス上に形成される技術が用いられている。かかる工程内において、リアガラスは５５０℃から５８０℃程度の高温となるため、ガラスの熱変形、熱収縮、及び熱的損傷を防止する必要がある。
【０００９】
一方、フロントガラス上に画素や電極を形成する工程では、蛍光体形成の際に用いる有機溶媒を熱分解するために熱処理が施されるが、その温度は高々３５０℃程度である。また、フロントガラスおよびリアガラス、またはフロントガラスおよび外枠は、一般的に４５０℃以下で封着される。さらには、封着後の排気工程においても、表面吸着ガスを十分脱離させることが可能な温度で熱処理を施すが、その温度は３００℃から３８０℃程度の範囲である。すなわち、全プロセスを通しても、フロントガラスは、リアガラスの熱処理における最高温度よりかなり低温で処理されている。
【００１０】
言い換えると、フロントガラスとリアガラスとを比較した場合、高温で熱処理を受けるリアガラスの方が、フロントガラスよりも大きな熱収縮が生じることを意味している。したがって、画素を形成したフロントガラスとエミッタを形成したリアガラスとを封着して外囲器を組み立てた後に、両ガラス間の熱収縮率の差異に起因して、対向している画素とエミッタの相対的な位置関係にずれを生じる。なお、本発明において単に「位置ずれ」と言う場合は、フロントガラスとリアガラスとの熱収縮率の差異に起因して生じる、対向する画素とエミッタとの相対的な位置ずれをいう。そして、前記位置ずれの結果として、エミッタから放出された電子線が所定画素以外の位置を衝撃し、画像の品質上致命的な色純度不良の発生を招く懸念がある。
【００１１】
ガラスのひずみ点は、当該ガラスの粘度ηが、１０１４．６Ｐａ．Ｓを示す温度として定義されおり、この温度（ひずみ点）以下では、実質的にガラスが粘性流動を起こさない状態であると定義されている。すなわち、前記の熱処理がガラスのひずみ点以上の高温で行われる場合、ガラスの熱収縮率は無視できなくなる。
【００１２】
例えば、単純マトリクスＬＣＤやＣＲＴに用いられているガラスのひずみ点は、前記のＣＶＤ法における熱処理温度（５５０〜５８０℃）を大幅に下回るため、熱処理後のガラスの収縮量が大きく、これらのガラス（単純マトリクスＬＣＤやＣＲＴ用のガラス）をＦＥＤのリアガラスに用いることは不適切である。
【００１３】
これに対して、高ひずみ点ガラスは、前記のように高温処理を経ても、低ひずみ点ガラスに比較し、熱収縮率が小さい利点を有している。このことから、リアガラスには、ひずみ点が前記のＣＶＤ法における熱処理温度（５５０〜５８０℃）と同程度か、または少し高め（５７０℃〜６００℃）の温度範囲にある高ひずみ点ガラスを用いている。また、従来、熱収縮上比較的有利なことや、利便性、線熱膨張係数の整合性も考慮して、フロントガラスにもリアガラスと同じ高ひずみ点ガラスを用いてきた。
【００１４】
しかし、リアガラスにおけるエミッタ形成プロセスでの処理温度と比較するとフロントガラスにおける画素形成プロセスやその後の熱処理プロセスでの処理温度が低温であるため、フロントガラスの熱収縮率は比較的小さい。したがって、たとえフロントガラスとして低ひずみ点ガラスを採用しても、フロントガラスとリアガラスの熱収縮率の差が許容範囲内に収まる可能性があるにもかかわらず、十分な検討がなされていなかった。
【００１５】
他方、高ひずみ点ガラスを製造する場合、低ひずみ点ガラスに比べてガラスの溶融温度が高くなることから、ガラスの溶解に必要な熱量が増加するだけでなく、種々のガラス欠点を派生させ、加えてガラス溶解窯の炉壁に用いる耐熱煉瓦の熱的損傷が激しくなり、溶解窯の寿命を短くする問題がある。
【００１６】
フロントガラスと前記外枠とを一体化した構造の場合、フロントガラスは、略開口状の箱のような三次元形状となるので、フロントガラスの製法としては、フロート法等の従来の平板ガラスの製法よりもプレス成型法が適している。プレス成型法は、数種類の金型を用いて金型内に充填した高温のガラス塊（ゴブ）を押圧して成型する方法である。
【００１７】
前記プレス成型法は、成型開始時から成型終了時にかけてガラスを冷却しながら成型する方法であって、一般的に、成型開始時の粘度はおよそ１０２．５〜１０７Ｐａ．ｓであり、成型終了時の粘度は１０９〜１０１２．５Ｐａ．ｓ程度である。すなわち、ガラスが冷却されて凝固する過程での粘度上昇によってガラスの形状を固定することが成型工程の本質である。
【００１８】
フロントガラスとして前記高ひずみ点ガラスを用いる場合にも適度な粘度でプレス成型を行う必要があるが、その作業温度の範囲は低ひずみ点ガラスに比べて必然的に高くなる。また、より高温でプレス成型することにより、金型の表面が磨耗して、寿命が著しく短くなる問題を生じる。さらには、ガラスと金型とが固着しやすくなる問題も生じる。すなわち、プレス成型法によってガラス成型体を製造する上では、ガラスのひずみ点は極力低いことが好ましい。仮に、溶融温度を高めることなく、ひずみ点を高めようとすると、成型作業のための適正な温度範囲を設定できず、組成設計が著しく困難になる。
【００１９】
ディスプレイ用の低ひずみ点ガラスとしては、蛍光表示管や単純マトリクス液晶ディスプレイ用として、ソーダライムガラスのように、アルカリ酸化物としては本質的にナトリウム酸化物のみを含有するもの、またはカリウム酸化物を含むがナトリウム酸化物の含有量に比較しカリウム酸化物の含有量が極端に少ないものが一般的である。
【００２０】
その他には、特開２００２−０２５７６１号公報（特許文献２）において、前面基板として、ひずみ点が５１０℃で、アルカリ酸化物として酸化ナトリウムを１３.０％（質量百分率）含有し、酸化カリウムを１．０％（質量百分率）を含有したソーダライムガラスを用いる無機ＥＬディスプレイが開示されている。
【００２１】
しかし、特許文献２に記載のソーダライムガラスを、高速電子線で駆動するＦＥＤに用いると、ガラス内に浸透する電子線によりガラス中のナトリウムイオンが還元され、電子線ブラウニングが短期間に著しく進行する問題が生じる。加えて、数ｋＶ以上のアノード電圧で駆動を行うＦＥＤに前記ソーダライムガラスを用いた場合、当該ガラスの１５０℃における体積抵抗率が１０８．５Ω・ｃｍと低いために、絶縁破壊を誘発する問題もある。すなわち、ソーダライムガラスのように、混合アルカリ効果を発現しないか、あるいは発現しにくいガラスは、ＦＥＤ用としては不適切である。
【００２２】
上記の他には、ＣＲＴ用として、混合アルカリ効果を発現するガラスが実用化されている。混合アルカリ効果を十分に高めたガラスは、高電気抵抗である点、および耐電子線ブラウニング特性が良好である点で有利である。ＣＲＴの画像表示部分に用いられるパネルガラスとしては、直視管用としてナトリウムとカリウムの２元の混合アルカリ系ガラスが用いられており、投射管（投射型陰極線管）用としてナトリウム、カリウムおよびリチウムを含有する３元の混合アルカリ系ガラスが用いられている。
【００２３】
また、ＣＲＴの背面側で電子銃や偏向ヨークコイルが装着されるファンネルガラスには、画像表示部分に用いるパネルガラスとは異なるガラス組成を用いている。白黒テレビ用のパネルガラスおよび初期のカラーテレビ用パネルガラスではＸ線の漏洩を防止するためにファンネルガラスと同様に鉛を含有させていた。その後、高電流化および高電圧化された高輝度ＣＲＴの登場に伴い、電子線ブラウニングの更なる抑制が技術課題として取り上げられようになった。また、結晶性半田ガラスを用いてガラスパネルとガラスファンネルとを封着する工程では約４４０℃になるので、ガラスパネルの熱収縮や熱変形を引き起こし、ガラスパネルの内側に装着する色選別機構であるシャドウマスクとの間隔が変動し色純度不良を生じる問題があった。
【００２４】
このため、パネルガラスには、電子線ブラウニングや熱変形の防止策として、鉛を全く含有せずに、ストロンチウムやバリウムを含有させて実用的なＸ線吸収能を確保したガラス組成物を用いるようになった。この結果、前記パネルガラスのひずみ点は４７０℃から４８０℃程度と、鉛を含有するファンネルガラスのひずみ点に比べて２０℃から４０℃程度高くなっている。
【００２５】
ＣＲＴは、高々３個のカソードから放出された熱電子を電子銃によりそれぞれ電子線に束ねて、偏向ヨークコイルによりスキャンさせ、加速し、数十万個から数百万個の画素の蛍光体を励起・発光させる原理を用いている。すなわち、平板型の発光ディスプレイであるＰＤＰやＦＥＤのようにカソードと蛍光体画素とを対にしてマトリクス状に配置した構造を必要としていない。また、平板型ディスプレイのリアガラスに相当するファンネルガラス上にカソード形成のための高温処理プロセスを必要としない点で平板型発光ディスプレイ用外囲器の製造方法とは本質的に異なる。
【００２６】
したがって、ＣＲＴの場合、パネルガラスとファンネルガラスとの間の相対的な熱収縮の差があっても、電子を放出するカソードと放出された電子が衝突する画素との位置ずれによる色純度低下の懸念は生じない。言い換えれば、ＣＲＴにおいては、両ガラス間の相対的な熱収縮の差異に起因する色純度不良は技術課題として存在せず、リアガラスに相当するファンネルガラスの高ひずみ点化を技術課題として取り上げる必要もなかった。
【００２７】
また、特許文献２においては、前面基板にソーダライムガラスを用い、背面基板にひずみ点が５２０℃以上であるガラスを用いる無機ＥＬディスプレイが開示されている。しかし、特許文献２に係る発明は、６５０〜７００℃で焼成されても背面基板自体の熱変形が起こらないようにすることを目的とするものである。
【００２８】
すなわち、ＦＥＤ用のフロントガラスに要求される良好な耐電子線ブラウニング特性や耐絶縁破壊特性を確保しつつ、前述のような前面ガラスの生産に関わる諸課題を解決する具体策を提供するものではない。さらには、前述の位置ずれに関する技術課題については開示も示唆もされていない。
【００２９】
したがって、特許文献２に係る発明は、ＦＥＤ特有の課題であるフロントガラスとリアガラスの収縮量差から生じる、対向する画素とエミッタとの相対的な位置ずれを実用的な範囲に抑えつつ、良好な耐電子線ブラウニング特性や高絶縁性を確保したガラス真空外囲器を提供するものではない。また、特許文献２に係る発明は、ＦＥＤ用外囲器の生産技術上の課題であるフロントガラスの溶解性の向上や溶解窯の長寿命化、またはフロントガラスが三次元形状である場合に必要なガラスの成型性の向上を図るための解決手段を何ら開示するものでもない。
【００３０】
【特許文献１】特開平７−２３０７７６号公報
【特許文献２】特開２００２−０２５７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明は、平板ディスプレイ用外囲器として実用的な機能を発現しつつ前記外囲器を構成する部材を容易に製造できるようにするために最適なガラス特性とガラス組成とを提供することを目的とする。
【００３２】
すなわち、本発明は、以下の課題を解決することを目的とする。まず第１の課題は、前述の「位置ずれ」を小さくして実用的な範囲に抑えることである。第２の課題は、ＦＥＤに要求される耐電子線ブラウニング特性および高絶縁性を満足させることである。第３の課題は、フロントガラスの溶解性を向上させ、溶解窯の長寿命化を図ることである。第４の課題は、フロントガラスが三次元形状である場合において、プレス成形の容易化を図るための具体的な解決手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
前記の目的を達成するため、本発明は、次の解決手段を提供する。
すなわち第１の発明は、画像を表示するためのフロントガラスと、エミッタを形成するためのリアガラスとを有する平板ディスプレイ用外囲器であって、前記フロントガラスおよびリアガラスは混合アルカリガラスからなり、前記フロントガラスについて、ひずみ点をＴＳＦ（℃）、線熱膨張係数をαＦ（／℃）、１５０℃における体積抵抗率をρＶＦ（Ω・ｃｍ）、ガラスの粘度ηＦが１０２（Ｐａ・ｓ）を示すときの温度をＴη２（℃）とし、前記リアガラスについて、ひずみ点をＴＳＲ（℃）、線熱膨張係数をαＲ（／℃）、１５０℃における体積抵抗率をρＶＲ（Ω・ｃｍ）とするとき、４６０≦ＴＳＦ≦５０５、５５０≦ＴＳＲ＜６００、｜αＦ−αＲ｜≦５×１０−７、ρＶＦ≧１０１１、ρＶＲ≧１０１１、７５×１０−７≦αＦ≦９０×１０−７、およびＴη２≦１４８０、を満足することを特徴とする平板ディスプレイ用外囲器である。
【００３４】
また第２の発明は、前記の外囲器において、フロントガラスを構成する各成分の酸化物基準の含有率が、質量百分率表示で実質的に、５２≦ＳｉＯ２≦６７、０≦Ａｌ２Ｏ３≦２．５、０≦ＭｇＯ≦２、０≦ＣａＯ≦３、５≦ＳｒＯ≦１０、９≦ＢａＯ≦１５、０≦ＺｎＯ≦１５、０．５≦Ｎａ２Ｏ≦６、３≦Ｋ２Ｏ≦８、０≦Ｌｉ２Ｏ≦３、０≦ＺｒＯ２≦２．５、０≦ＴｉＯ２≦２、０≦ＣｅＯ２≦１、０≦Ｓｂ２Ｏ３≦０．５であり、アルカリ酸化物Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＬｉ２Ｏの含有率の合計をＲ２Ｏとするとき、５≦Ｒ２Ｏ≦１２、０．１２≦Ｎａ２Ｏ／Ｒ２Ｏ≦０．４５、および１．５３≦０．２１Ｎａ２Ｏ＋０．０６５Ｋ２Ｏ＋０．７２６Ｌｉ２Ｏ≦２．３４を満足するものである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の平板ディスプレイ用外囲器は、互いに膨張係数の整合性を保ちつつ、低ひずみ点を有するフロントガラスと高ひずみ点を有するリアガラスとから構成されている。そのため、前述の「位置ずれ」を小さくできる。また同時に、ＦＥＤに要求される耐電子線ブラウニング特性や高絶縁性を満足しつつ、フロントガラスの溶解性を向上し、溶解温度を低温にすることにより溶解窯の長寿命化が図れるとともに、フロントガラスが三次元形状である場合にプレス成形を容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を詳細に説明する。図１および図２は、本発明の代表的な実施形態を示す平板ディスプレイ用外囲器の断面図である。本発明の平板ディスプレイ用外囲器の一例は、図１に示すように、内表面に蛍光体画素（図示しない）が形成されたフロントガラス１と、電子を放出するためのエミッタ（図示しない）を有するリアガラス２とを対向配置させ、さらに側壁を形成する略矩形状のガラス製の外枠３とから構成され、各部材が封着材を用いて気密封着されているものである。本発明の平板ディスプレイ用外囲器は、他の形態として、図２に示すようなフロントガラスと外枠とを一体化した構造でもよい。さらには、フロントガラスの周縁部および／またはリアガラスの外面を被覆するように補強部材が用いられてもよい。また、外囲器の内部には、カソードとアノードとの間隔を一定に保持するためのスペーサが介在してもよい。
【００３７】
本発明を構成するフロントガラスとリアガラスと外枠には、全てアルカリ含有ガラスが用いられる。無アルカリガラスを用いた場合、ガラスの溶解温度が高くなり生産性が著しく低下し経済性が損なわれる。
【００３８】
前記外囲器は、ＦＥＤ等で使用される高電圧および高電流の駆動条件では、良好な耐絶縁破壊特性を示す。すなわち、本発明の外囲器を構成するフロントガラス、リアガラス、および外枠の全てには、体積抵抗率が大きく、含有されるアルカリ酸化物の物質量比がその特性上混合アルカリ効果を本質的に発現し得る範囲にある二元素以上のアルカリを含有するガラス、いわゆる混合アルカリガラスが用いられる。具体的には、本発明の外囲器を構成するフロントガラス、リアガラスおよび外枠の全てが、１５０℃において１０１１Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する。
【００３９】
加えて、本発明を構成するフロントガラスは、良好な耐電子線ブラウニング特性を有しており、含有されるアルカリ酸化物の物質量比は、その特性上本質的に混合アルカリ効果を発現可能な範囲にある。すなわち、本発明を構成するフロントガラスに含有されるアルカリ酸化物の物質量比は、大きな体積抵抗率と良好な耐電子線ブラウニング特性とが両立する範囲内に制限される。他方、リアガラスに含有されるアルカリ酸化物の物質量比は、大きな体積抵抗率を示す範囲であればよい。
【００４０】
本発明を構成するフロントガラスとリアガラスは、互いに異なるひずみ点を有する。すなわち、本発明を構成するフロントガラスは、４６０℃以上５０５℃以下のひずみ点を有する。フロントガラスのひずみ点が４６０℃未満では、フロントガラスとリアガラスとの封着、あるいはフロントガラスとリアガラスの間に前述の外枠を介在させて封着するプロセスにおいて熱処理する際に、熱収縮率が実用的な範囲を逸脱する問題や、熱変形によりフロントガラスが歪むという問題を生じる。フロントガラスのひずみ点が５０５℃を超えると、ガラスの溶解エネルギーの増加や、種々のガラス溶解欠点の増加、ガラス溶解が高温化することによる溶解窯の短命化、同様にガラス成型が高温化することによるプレス金型の短命化等生産性の低下に繋がる問題が甚だしくなる。他方、本発明を構成するリアガラスは、５５０℃以上６００℃以下のひずみ点を有する。リアガラスのひずみ点が５５０℃未満では、エミッタ形成などの高温プロセスで熱処理を受ける際に、熱収縮率が実用的な範囲を逸脱する。リアガラスのひずみ点が６００℃を超えるとガラスの良好な溶解性が損なわれる。
【００４１】
本発明を構成するフロントガラスの線熱膨張係数αＦとリアガラスの線熱膨張係数αＲの差｜αＦ−αＲ｜は、５×１０−７／℃以下である。このことにより、熱膨張や熱収縮の際の整合性が保たれ、ＦＥＤを組み立る際の一連の熱処理工程における熱割れを抑制できる。
【００４２】
さらに、熱割れを抑制する上では、本発明を構成するフロントガラスの線熱膨張係数は、７５×１０−７／℃以上、９０×１０−７／℃以下とする。フロントガラスの線熱膨張係数が９０×１０−７／℃を超えると熱割れが増加し、７５×１０−７／℃未満であると気密封着が困難になる。また、前記フロントガラスは、良好な溶解性や成形性を確保する必要上、ガラスの粘度ηＦが１０２Ｐａ．ｓとなるときの温度を１４８０℃以下とする。
【００４３】
次に、本発明を構成するフロントガラスの組成の実施形態について述べる。本発明に係る外囲器のガラスは、その成分としてＳｉＯ２、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを必須成分としている。異なる組成のガラスから連続的に変更して、最終的に本発明の組成のガラスを溶解する場合か、その逆の場合、すなわち本発明の組成のガラスから連続的に変更して異なる組成のガラスを溶解する場合において、安定して均質なガラスを溶解するために、両ガラス間の比重の整合性が求められる。
【００４４】
本発明の外囲器におけるフロントガラスのガラス組成は、かかる場合に比重の調整を容易にすることを目的としている。また前記フロントガラスのガラス組成は、線熱膨張係数、ひずみ点やその他の高温粘度を調整し易くすると同時に、電気抵抗や耐電子線ブラウニング特性に混合アルカリ効果を発現することも目的とする。
次いで、各成分について説明する。
【００４５】
ＳｉＯ２は、ガラス化する上で重要なネットワークフォーマーであるが、５２％よりも少ない場合は、ガラスの粘度が低下するとともに化学的耐久性が悪くなる。６７％よりも多い場合には、ガラスの粘度が高くなり、溶融成形が困難になる。
【００４６】
ＳｒＯとＢａＯは、ガラスのネットワークモディファイアーとして安定したガラスを得る上で重要であり、ガラスの比重を調整する上で用いられる。また、ＳｒＯは、ガラスの線熱膨張係数やＸ線吸収能を高めるためにも含有されるが、５％より少ない場合には、際立った効果が得られず、１０％より多い場合にはＢａＯ−ＳｒＯ−ＳｉＯ２系の結晶が析出し易くなる。ＢａＯも、ガラスの線熱膨張係数やＸ線吸収能を高めるために含有されるが、９％より低い場合には、上記効果が得られ難くなり、１５％より多い場合にはＢａＯ−ＳｒＯ−ＳｉＯ２系の結晶が析出し易くなる。
【００４７】
Ａｌ２Ｏ３は、耐水性向上のために添加するが、２．５％より多い場合にはガラスの粘度が高くなりすぎて溶融成形が困難になる。
【００４８】
ＭｇＯは、主にガラスの粘性を調整するために用いても良いが、２％より多い場合にはガラスが失透しやすくなり液相温度が上昇する。
【００４９】
ＣａＯは、主にガラスの粘性曲線を調整するために、３％まで調整される。
【００５０】
ＺｎＯは、ガラスのＸ線吸収能を高めるとともに電子線ブラウニングを抑えるのに効果があるが、１５％より多い場合にはガラスが失透し易くなる。
【００５１】
Ｌｉ２Ｏは、電子線ブラウニングを抑制するとともに高温での粘度を下げてガラスの溶融性を向上させ、かつ線熱膨張係数を高める成分である。３．０％より多い場合にはガラスが失透し易くなり、またＬｉ２Ｏ原料自体が高価であるためコストの面から多量に含有することは好ましくない。
【００５２】
Ｎａ２Ｏは、線熱膨張係数と粘度を調整する成分であるが、０．５％より少ない場合には線熱膨張係数が低くなりすぎてリアガラスの膨張係数と整合しなくなり、６％より多い場合には粘性が低くなりすぎ、成形が困難になる。
【００５３】
Ｋ２Ｏは、Ｎａ２Ｏと同様に線熱膨張係数と粘度を調整する成分であるが、３％より少ない場合にはガラスの粘度が高くなりすぎて溶融、および成形が困難になり、８％より多い場合にはガラスの線熱膨張係数が高くなりすぎる。
【００５４】
ＺｒＯ２は、ガラスのＸ線吸収係数を高めるために添加できるが、２．５％より多い場合には、ガラスと耐火物との間で表面失透温度が高くなり、表面に失透が起こり易くなる。また表面失透温度が高くなると、ガラス内部での液相温度が高い場合と同様、ガラスの成形が困難になるため好ましくない。
【００５５】
ＴｉＯ２は、ガラスの紫外線およびＸ線による着色を防ぐために添加できるが、２％より多い場合には、ガラスのＸ線透過率が低下するので好ましくない。
【００５６】
ＣｅＯ２は、Ｘ線による着色防止効果に優れているとともに清澄剤としての効果があるが、１％より多い場合には、失透し易くなり、また可視部短波長域の光透過率が低下するので好ましくない。
【００５７】
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスの清澄剤として添加できるが、０．５％より多い場合には、ガラスの表面失透が著しくなる。
【００５８】
また本発明においては、上記成分以外にもガラスの透過率を低下させ、または着色を調整するためＮｉＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３等の着色成分も添加可能である。しかしながら、ＰｂＯを含有すると電子線およびＸ線ブラウニングによる着色を起こし易くなるので導入すべきではない。
【００５９】
アルカリ酸化物Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＬｉ２Ｏの含有率の合計Ｒ２Ｏ（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）は、質量百分率表示で、５％以上且つ１２％以下の範囲にあることが好ましい。５％未満または１２％超であると、線熱膨張係数αＦを７５×１０−７〜９０×１０−７の範囲に調整するのが困難になる。
【００６０】
質量百分率表示でアルカリ酸化物総和に対するナトリウム酸化物の比、Ｎａ２Ｏ／Ｒ２Ｏは、０．１２以上且つ０．４５以下の範囲にあることが好ましい。本範囲を逸脱すると、体積抵抗率および耐電子線ブラウニング特性上、同時に好ましい混合アルカリ効果を発現するのが困難になる。
【００６１】
また、本発明は、各アルカリ酸化物がひずみ点を低下させる効果について以下の知見を得てなされたものである。すなわち、ひずみ点を低めるためには、Ｌｉ２Ｏの添加が最も効果的で、次いでＮａ２Ｏの添加、最も効果が少ないのがＫ２Ｏの添加であった。さらに、前記適正な線熱膨張係数の範囲においては、質量百分率表示で、Ｓ＝０．２１Ｎａ２Ｏ＋０．０６５Ｋ２Ｏ＋０．７２６Ｌｉ２Ｏとして定義される量Ｓが、１．５３以上且つ２．３４以下なる範囲にあることが好ましいと判明した。Ｓが１．５３を下回ると、ひずみ点を上限値である５０５℃以下に低下させるのが困難となり、２．３４を上回るとひずみ点を下限値である４６０℃以上に上昇させるのが困難になる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明のガラス真空外囲器を実施例と比較例に基づいて詳細に説明する。本実施例および比較例における外囲器は、図２に示すようにフロントガラスと外枠とを一体化した構造である。また、以下の実施例および比較例におけるフロントガラスおよびリアガラスに用いるガラス組成物は、以下のように調整して作製する。
【００６３】
まず、所定の組成となるように調合した原料バッチを白金坩堝に入れ、約１４００℃で原料を投入後、溶融するために十分な温度に加熱し、４時間程度溶解した。なお、均質なガラスを得るため、溶融ガラスの昇温・降下の途中で白金攪拌棒を使って３０分間攪拌して脱泡を行った。その後、溶融ガラスを所定形状に成形した後、徐冷した。このようにして得られた各試料の比重、線熱膨張係数、ひずみ点、粘度、熱収縮率、体積抵抗率、電子線ブラウニング量等を測定した。測定結果を表1から表３に示す。
上記各物性値の測定方法を以下に示す。
【００６４】
比重は、泡を含まない約３０ｇのガラス塊についてアルキメデス法により測定する。
線熱膨張係数は、ＪＩＳ  Ｒ３１０２に規定されている方法に準じて測定した０℃から３００℃までの平均の線熱膨張係数である。
ひずみ点は、ＪＩＳ  Ｒ３１０３に規定されている方法により測定する。
【００６５】
溶融状態での粘度は、回転円筒法により測定し、フロントガラスの粘度ηＦが１０２（Ｐａ・ｓ）を示すときの温度、すなわちｌｏｇ１０ηＦ＝２を示す温度をＴη２（℃）として読み取る。また、リアガラスについても同様に、粘度ηＲが１０２（Ｐａ・ｓ）を示すときの温度、すなわちｌｏｇ１０ηＲ＝２を示す温度をＴη２（℃）として読み取る。
【００６６】
フロントガラスの体積抵抗率ρＶＦおよびリアガラスの体積抵抗率ρＶＲは、ＡＳＴＭ  Ｃ６５７に規定されている方法により測定する。
【００６７】
熱収縮率は、６００℃より冷却して作製した約１００ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍのサンプルを用い、ビッカース圧痕法により測定する。ニコン社製メジャリングマイクロスコープを用い、島津製作所社製ＨＮＶ−２０００で付けた圧痕間の距離を４５０℃×１時間の熱処理前後に測定して熱収縮率を算出した。この熱処理条件はフロントガラスとリアガラスとを封着する焼成条件にほぼ相当する。
【００６８】
電子線ブラウニング特性については、各試料を約１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ３ｍｍとなるように両面を光学鏡面研磨した後、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける光透過率を測定し、アルミを蒸着させる。続いて、試料台の冷却水温度が８０℃の条件で、３０ｋＶ、２０μＡ／ｃｍ２の電子線を３００時間照射する。その後、再度４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける光透過率を測定し、電子線照射による光透過率の低下量を比較することで、ブラウニング特性の評価を行う。具体的には、例６（比較例）の光透過率の低下量を基準として、それと同程度であれば、良とし、それより明らかに低下しているものを不良、それより明らかに低下しないものを優良とし、これらを電子線ブラウニング特性とした。
【００６９】
以下、第１の発明に係る実施例（例１〜３）および比較例（例４〜７）を表１に示し、第２の発明に係る実施例（例８〜１３）を表２に示し、第２の発明に係る比較例（例１４〜１９）を表３に示す。なお、例８から例１３までのフロントガラスについては、表４に記載の例Ａのリアガラスと組み合わせて外囲器を形成し、例１４から例１９までのフロントガラスについては表４に記載の例Ｂのリアガラスと組み合わせて外囲器を形成する。
【００７０】
エミッタを表面に形成する前記例Ａおよび例Ｂのリアガラスには、５５０℃から６００℃の範囲での高温プロセスを経ることを想定し、熱処理によって生じるリアガラスの熱収縮と熱変形が実用的な範囲に収まるよう、ひずみ点が５７０℃の高ひずみ点ガラスを用いた。なお、表１〜４に記載のＳは、０．２１Ｎａ２Ｏ＋０．０６５Ｋ２Ｏ＋０．７２６Ｌｉ２Ｏの値を示す。前記数式中のＮａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＬｉ２Ｏは、各成分の質量百分率を表す。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
【表２】
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【００７３】
【表３】
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【００７４】
【表４】
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【００７５】
表１における例１（実施例）、例２（実施例）のフロントガラスについて４５０℃×１時間の熱処理を行って熱収縮率を測定したところ、例１は３０ｐｐｍ、例２は１００ｐｐｍと小さく、実用的な範囲である。一方、ひずみ点が４６０℃を下回る例５（比較例）のフロントガラス（ひずみ点ＴＳＦ＝４４９℃）の場合、熱収縮率は１２０ｐｐｍと大きく実用上問題を生じるレベルである。
【００７６】
また、フロントガラスとリアガラスの線熱膨張係数の差｜αＦ−αＲ｜によって外囲器を作製する熱工程で割れる場合がある。｜αＦ−αＲ｜の値が５×１０−７（／℃）以下である例１（実施例）、例２（実施例）および例３（実施例）の外囲器は熱割れを生じないが、例６（比較例）の場合（｜αＦ−αＲ｜＝６×１０−７／℃）、外囲器を作製する熱工程で割れが生じる。
【００７７】
例４（比較例）のフロントガラスはひずみ点が高く（ひずみ点ＴＳＦ＝５２６℃）、溶融温度が高い例（Ｔη２＝１５６３℃）であるが、溶解炉内で設定し得る温度では粘度が高すぎるため、溶融ガラス内の気泡が十分に抜けず、品質的に満足できるフロントガラスを得ることができないことがある。
【００７８】
例１４（比較例）のフロントガラスは、アルカリ酸化物が少なく（Ｒ２Ｏ＝４．５％）、線熱膨張係数が小さくなりすぎた例である（αＦ＝７４／℃）。フロントガラスの線熱膨張係数が小さすぎると、リアガラスとの線熱膨張係数の差｜αＦ−αＲ｜が大きくなり、前述したような熱工程での割れの問題を引き起こす可能性が生じる。例１５（比較例）、例１６（比較例）はアルカリ酸化物の含有率のバランスが好適でなく、Ｓの値（０．２１Ｎａ２Ｏ＋０．０６５Ｋ２Ｏ＋０．７２６Ｌｉ２Ｏ）が小さいために、ひずみ点（例１５はＴＳＦ＝６３３℃、例１６はＴＳＦ＝５２６℃）および溶融粘度が高すぎる例（例１５はＴη２＝１５９２℃、例１６はＴη２＝１５６３℃）である。これらは前述のように品質的に満足できるフロントガラスを作製することができない恐れがある。
【００７９】
例１７（比較例）は、アルカリ酸化物の含有率が多く（Ｒ２Ｏ＝１４％）、線熱膨張係数が大きくなりすぎた例（αＦ＝９３／℃）である。この場合もリアガラスとの線熱膨張係数の差｜αＦ−αＲ｜が大きくなるので、熱工程で割れを生じる可能性がある。例１８（比較例）のフロントガラスは、アルカリ酸化物（Ｒ２Ｏ）中のＮａ２Ｏの比率が高すぎるため、体積抵抗率が低い例（ρＶＦ＝８．５Ω・ｃｍ）である。アルカリ酸化物中のＮａ２Ｏの比率が高いと電子線ブラウニング特性が悪く、絶縁性も不足する。例１９（比較例）のフロントガラスは、Ｓの値が大きいためにひずみ点が低い例（ＴＳＦ＝４４９℃）である。この場合、熱収縮率が１２０ｐｐｍと大きく、実用上問題となる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態を示す平板ディスプレイ用外囲器の概略断面図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す平板ディスプレイ用外囲器の概略断面図。
【符号の説明】
【００８１】
１：フロントガラス
２：リアガラス
３：外枠
【図１】
2006188406.tif 000006
【図２】
2006188406.tif 000007